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A new technique for interrogating fiber optic sensors with Bragg gratings

By Rafael Guilherme Rocha e Silva

Abstract

Orientador: Elnatan Chagas FerreiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Os recentes avanços em circuitos eletrônicos e em fibras óticas proporcionaram o desenvolvimento de sensores baseados em fibras óticas, com uma grande ênfase em sensores com Grades de Bragg (FGB). Os sensores com grade de Bragg são utilizados para quantificar e medir vários parâmetros como: temperatura, pressão, tensão, corrente elétrica e termodinâmica, com grande precisão e resolução. Neste contexto, foi desenvolvido um nova técnica de baixo custo para interrogar um sensor com grade de Bragg e medir temperatura. O sensor FBG é iluminado com um laser DFB, que contém um peltier (Thermo Electrical Cooler - TEC) e um termistor. Um circuito eletrônico analógico controlado por um microcontrolador de alto desempenho (100 MIPS) varia o TEC com correntes controladas, alterando a temperatura do laser DFB e, consequentemente, modifica o comprimento de onda em sua saída. Esta simples técnica de baixo custo e boa precisão é capaz de detectar a grade de Bragg no espectro da fibra e calcular de forma indireta a temperatura no pontoAbstract: The recent advances in fiber optics and eletronic circuits has led to the development of many sensors based on fiber optics, with a great emphasis on Fiber Bragg Gratings (FGB) sensors. The FGBs sensors are used to quantify severeal measurands, as temperature, pressure, tension, thermodynamics and electrical current, with good accuracy and resolution. In this projec, a novel low cost technique for interrogating a temperature FBG sensor was developed. The FBG sensor is iluminated with a DFB laser which contains a Thermo Electrical Cooler (TEC) and a thermistor. An eletronic analog circuit controlled by a high-performance 100 MIPS 8051CF120 microcontroller drives the TEC with a controlled current, changing the temperature of the DFB laser and, consequently, changing the wavelength in its output. The FBG temperature measurement is implemented with an algorithm stored in the microcontroller flash memory. When the temperature changes in the FBG, the system has to con-tinuosly track the FBG as it moves around the spectrum due to the temperature variations. This novel simple low-cost and good precision technique for making an all eletronic interrogator for measuring temperature with FBGs sensors was develeped. The unique charecteristic of associating the Bragg shifts with thermistor measured values is the main feature of the proposed interrogation schemeMestradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaMestre em Engenharia Elétric

Topics: Detectores óticos, Eletrônica - Instrumentos digitais, Optoeletrônica, Microeletrônica, Eletrônica, Eletronics - Digital instruments, Optoeletronics, Microeletronics, Eletronics
Publisher: [s.n.]
Year: 2018
OAI identifier: oai:repositorio.unicamp.br:REPOSIP/258980
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